高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质背景图ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质背景图ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，问题引领，归纳提升，典型例题等内容，欢迎下载使用。

课标定位 素养阐释1.了解元素周期律、元素周期系与元素周期表之间的关系。2.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期表的应用价值。3.能从原子价层电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。4.建构元素周期表模型,并利用模型分析和解释一些常见元素的性质。
原子结构与元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(1)元素周期律的含义:元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。(2)元素周期系:元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。(3)元素周期系与元素周期表的关系:①元素周期表是呈现元素周期系的表格。②元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
(4)三张有重要历史意义的元素周期表:①1869年,门捷列夫制作了历史上第一张周期表,又称短式周期表;②1905年,配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表,是特长式周期表;③1922年,玻尔获诺贝尔奖时做了题为“原子结构”的报告,用原子结构解释周期系制作了一张周期表,称为玻尔元素周期表。
2.构造原理与元素周期表(1)构造原理与元素周期表的关系。
(2)构造原理的应用:根据构造原理得出的核外电子排布,可以解释元素周期系的基本结构。例如,解释元素周期系中每个周期的元素数,除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
(3)元素的分区:①按电子排布,把元素周期表里的元素划分成5个区,分别为s区、p区、d区、f区、ds区。②元素周期表共有16个族,其中s区包括ⅠA、ⅡA族,p区包括ⅢA~ⅦA、0族,d区包括ⅢB~ⅦB族及Ⅷ族(镧系、锕系除外),ds区包括ⅠB、ⅡB族,f区包括镧系元素和锕系元素。
【自主思考1】 请你阅读书末元素周期表,根据构造原理分析回答下列问题:(1)为什么同族元素性质相似?(2)为什么从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素?提示:(1)在元素周期表中,同族元素价层电子数相同,这是同族元素性质相似的结构基础。(2)从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过2,即为ns1~2(Pd除外)。
【自主思考2】 某元素的原子序数为26,试问:(1)此元素原子的电子总数是多少?(2)它有多少个电子层?有多少个能级?(3)它的价层电子排布是怎样的?它的价层电子数是多少?(4)它属于第几周期?第几族?主族还是副族?属于哪个区?(5)它有多少个未成对电子?提示:(1)电子总数为26。(2)4个电子层;7个能级。(3)价层电子排布为3d64s2;价层电子数为8。(4)第四周期;第Ⅷ族;属于副族;属于d区。(5)有4个未成对电子。
2.长式周期表共有18个纵列,从左到右排为1~18列,即碱金属元素为第1列,稀有气体元素为第18列。按这种规定,下列说法正确的是(　　)。A.第9列元素中有非金属元素B.只有第2列的元素原子最外层电子排布为ns2C.第四周期第8列元素是铁元素D.第15列元素原子的最外层电子排布为ns2np5答案:C解析:第9列属于第Ⅷ族,都是金属元素,没有非金属元素,A项错误;第2列是第ⅡA族,最外层电子排布为ns2,He处于0族,He原子的核外电子排布为1s2,一些过渡元素原子的最外层电子排布为ns2,B项错误;第四周期第8列元素是第Ⅷ族的第一种元素,原子序数为26,是铁元素,C项正确;第15列为第ⅤA族,属于p区,元素原子的最外层电子数为5,最外层电子排布为ns2np3,D项错误。
3.写出下列价层电子排布所对应的元素在周期表中的位置和所属的区,并指明属于金属元素还是非金属元素。
请你阅读分析下列元素周期表并回答问题:
1.元素周期表中周期的划分与构造原理有何联系?每个周期各排了多少种元素?提示:除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数就等于每个周期里的元素数。因为第一周期元素只有一个1s能级,其结尾元素的电子排布式为1s2,跟其他周期的结尾元素的电子排布式不同。7个周期,每个周期包括的元素数目分别为:第一周期2种;第二周期8种;第三周期8种;第四周期18种;第五周期18种;第六周期32种;第七周期32种。2.元素周期表共有18个纵列,其中族的划分依据是什么?主族元素的主族序数与价层电子数有什么关系?提示:族的划分依据是原子的价层电子排布。主族元素的主族序数等于价层电子数。
3.副族元素的副族序数是否只与最外层电子排布有关系?提示:副族元素的副族序数除了与最外层电子排布有关系之外,还与次外层电子排布有关。4.为什么在元素周期表中金属元素主要集中在左下方区域,而非金属元素主要集中在右上角区域?提示:这是由元素原子的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,结果使元素周期表左下方区域内的元素主要表现出金属性,右上角三角区域内的元素主要表现出非金属性。
1.价层电子排布与周期的划分根据构造原理,将能量相近的能级分为一组,按能量由低到高可分为七个能级组,同一能级组内,各能级能量相差较小,各能级组之间能量相差较大。(1)每一能级组对应一个周期。(2)每一周期第ⅠA族和0族元素原子的价层电子排布和元素种数:
2.价层电子排布与族的关系(1)主族元素的价层电子排布:
①主族元素的族序数=价层电子总数=最高正价(O、F除外)。②同主族元素原子的价层电子排布相同,价层电子全部排布在ns或nsnp轨道上。(2)稀有气体元素的价层电子排布为1s2或ns2np6。
(3)过渡元素(副族)(以第四、第五周期为例)的价层电子排布:
①ⅢB→ⅦB族:族序数=价层电子数=原子最外层ns上的电子数+次外层(n-1)d上的电子数=最高正价。②Ⅷ族:第8、9、10列元素原子最外层ns上的电子数+次外层(n-1)d上的电子数之和分别为8、9、10。③ⅠB和ⅡB的族序数=原子的最外层电子数。
【例题1】 (双选)下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述中,正确的是(　　)。A.原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是主族元素B.基态原子的p能级上有4个电子的元素一定是第ⅥA族元素C.原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族D.基态原子的N能层上只有1个电子的元素一定是第ⅠA族元素答案:AB
解析:原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是第ⅢA~ⅦA族元素,A项正确;基态原子的p能级上有4个电子,即价层电子排布为ns2np4,该元素一定处于第ⅥA族,B项正确;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素处于第Ⅷ族,并非第ⅢB~ⅦB族,C项错误;基态原子的N能层上只有1个电子的元素,除第ⅠA族元素外,还有Cu、Cr等过渡金属元素,D项错误。
方法技巧根据某元素原子的价层电子排布,推断该元素在周期表中的具体位置的方法:首先依据最大能层序数确定所在周期序数,再依据价层电子数确定所在族序数。(1)对于主族元素,原子的最大能层数等于周期序数,价层电子数等于主族序数;(2)第ⅢB~ⅦB族,原子的价层电子数等于族序数;(3)第ⅠB、ⅡB族的元素的族序数要根据价层电子排布和ns轨道上的电子数来推断。
【变式训练1】 某元素位于周期表中氯元素的下方且与氯元素相邻,则该元素的名称和该元素原子的价层电子排布式均正确的是(　　)。A.砷,4s24p3B.溴,4s24p5C.磷,4s24p3D.锑,5s25p3答案:B解析:根据题给信息可推知该元素位于第四周期第ⅦA族,为主族元素,价层电子数=主族序数=7,故该元素原子的价层电子排布式为4s24p5,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,该元素为35号元素溴,B项正确。
在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此,人们将元素周期表分为五个区,除ds区外,各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号,如图所示。
请你结合书后元素周期表回答下列问题:1.在s区中,原子序数最小的元素,其价层电子的电子云轮廓图是什么形状的?提示:s区包括第ⅠA族、第ⅡA族,符合条件的元素为H,其电子排布式为1s1,价层电子的电子云轮廓图形状是球形。2.写出在d区中,族序数最大、原子序数最小的元素常见离子的电子排布式,其中哪种离子较稳定?提示:d区包括第ⅢB族~第ⅦB族、第Ⅷ族,族序数最大且原子序数最小的为Fe,常见离子为Fe2+、Fe3+,电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5,由离子的电子排布式可知Fe3+的3d轨道处于半充满状态,则Fe3+的稳定性强于Fe2+的稳定性。
3.写出在ds区中,族序数最小、原子序数最小的元素原子的价层电子排布式。提示:ds区符合条件的为Cu,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,价层电子排布式为3d104s1。4.写出在p区中,非金属性最强的元素原子的价层电子轨道表示式。
5.当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在元素周期表中的哪个区中?提示:铀和钚均为锕系元素,位于f区。
1.各区元素的位置、价层电子排布、元素种类及性质特点之间的关系
2.元素周期表中族和分区的关系(1)主族:s区和p区。(ns+np)的电子数=族序数。(2) 0族:p区。(ns+np)的电子数=8(或2)。(3)副族:d区、ds区和f区。①d区中[(n-1)d+ns]的电子数=族序数(第Ⅷ族元素除外)。②当8≤[(n-1)d+ns]的电子数≤10时,则为第Ⅷ族元素。③ds区中(n-1)d的电子数为10,ns的电子数=族序数。
【例题2】 写出13Al、24Cr、26Fe、33As、30Zn各元素原子的核外电子排布式,并判断它们在元素周期表中的位置和分区。(1)13Al:　　　　　　　,　　　　,　　　　。 (2)24Cr:　　　　　　　,　　　　,　　　　。 (3)26Fe:　　　　　　　,　　　　,　　　　。 (4)33As:　　　　　　　,　　　　,　　　　。 (5)30Zn:　　　　　　　,　　　　,　　　　。 
答案:(1)1s22s22p63s23p1　第三周期第ⅢA族　p区(2)1s22s22p63s23p63d54s1　第四周期第ⅥB族　d区(3)1s22s22p63s23p63d64s2　第四周期第Ⅷ族　d区(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3　第四周期第ⅤA族　p区(5)1s22s22p63s23p63d104s2　第四周期第ⅡB族　ds区
解析:(1)13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,其最大能层序数为3,所以位于第三周期;由于电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为3s23p1,价电子总数为3,所以位于第ⅢA族。(2)24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d54s1,价电子总数为6,所以位于第ⅥB族。(3)26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d64s2,价电子总数为8,所以位于第Ⅷ族。
(4)33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为4s24p3,价电子总数为5,所以位于第ⅤA族。(5)30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于Zn为ds区元素,其价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表第12列,即第ⅡB族。
方法技巧根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置:
【变式训练2】 下列说法中正确的是(　　)。A.所有金属元素都分布在d区和ds区B.最外层电子数为2的元素都分布在s区C.元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素D.s区均为金属元素答案:C解析:s区除H外均为金属元素,故A、D两项错误。He、Zn等最外层电子数为2,但不是s区元素,B项错误。周期表中第ⅢB族~第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素,C项正确。